JPH0328908B2 - - Google Patents

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JPH0328908B2
JPH0328908B2 JP59252057A JP25205784A JPH0328908B2 JP H0328908 B2 JPH0328908 B2 JP H0328908B2 JP 59252057 A JP59252057 A JP 59252057A JP 25205784 A JP25205784 A JP 25205784A JP H0328908 B2 JPH0328908 B2 JP H0328908B2
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signal
circuit
voltage
drive
power
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JP59252057A
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Dankan Komandaa Robaato
Piitaa Fuenton Buraian
Girubaato Rameeji Jon
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International Business Machines Corp
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
    • H03K17/689Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors with galvanic isolation between the control circuit and the output circuit
    • H03K17/691Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors with galvanic isolation between the control circuit and the output circuit using transformer coupling
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/0045Full bridges, determining the direction of the current through the load

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は電力スイツチング回路に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to power switching circuits.

[従来技術] モータ駆動回路及びスイツチング電源にはしば
しばブリツジ又はチヨツパ回路が使用されてい
る。このような回路では、出力フイルタ又は負荷
への大きな電流の供給が例えばサイリスタや電力
トランジスタのような電力スイツチング素子によ
つて継続される。電力スイツチング素子はその制
御電極に適当な駆動信号を印加することによつて
制御される。このような回路への直流電力は変圧
器を介在させることなく線電圧を整流することに
よつて一般に導出される。
[Prior Art] Bridge or chopper circuits are often used in motor drive circuits and switching power supplies. In such circuits, the supply of large currents to the output filter or load is continued by power switching elements, such as thyristors or power transistors. The power switching element is controlled by applying an appropriate drive signal to its control electrode. DC power to such circuits is generally derived by rectifying the line voltage without intervening transformers.

電力スイツチング素子への駆動信号は、スイツ
チング制御論理回路によつて発生されるスイツチ
ング論理信号から導出される。このような論理信
号は、それが適当な形であつても、通常、電力ス
イツチング素子に直接印加されることはない。こ
れは制御論理回路が、通常、接地され且つ局所線
電圧から絶縁された回路の一部だからである。従
つて、スイツチング論理信号又はこれらから導出
された駆動信号は、通常、例えば光アイソレータ
又は変圧器のような絶縁されたインターフエース
を介して印加される。
Drive signals to the power switching elements are derived from switching logic signals generated by switching control logic. Such logic signals, even in suitable form, are typically not applied directly to power switching elements. This is because the control logic is typically part of a circuit that is grounded and isolated from local line voltages. Therefore, switching logic signals or drive signals derived therefrom are usually applied via an isolated interface, such as an opto-isolator or a transformer.

光アイソレータの使用例がヨーロツパ特許出願
公開番号第0053208−A1号に示されている。この
出願は単相誘導電動機を駆動する半ブリツジ回路
を開示している。スイツチング論理信号は光アイ
ソレータを介して増幅器に印加され、増幅器は、
半ブリツジを形成する一対の直列接続された電力
トランジスタに交互にターンオン・ベース駆動信
号を供給する。スイツチング論理回路はこのよう
にして電力スイツチング素子から絶縁される。し
かし、増幅器は絶縁インターフエースの電力側に
あり、電力トランジスタを正しくスイツチングす
るために適当なトランジスタのエミツタに接続さ
れる独立したフローテイング電源を設けなければ
ならない。これは、トランジスタへの直流電源が
浮いているからである。
An example of the use of optical isolators is shown in European Patent Application Publication No. 0053208-A1. This application discloses a half-bridge circuit for driving a single phase induction motor. The switching logic signal is applied to the amplifier via an optical isolator, and the amplifier
A turn-on base drive signal is alternately provided to a pair of series connected power transistors forming a half-bridge. The switching logic circuit is thus isolated from the power switching elements. However, the amplifier is on the power side of the isolated interface and must be provided with a separate floating power supply connected to the emitters of the appropriate transistors for proper switching of the power transistors. This is because the DC power supply to the transistor is floating.

負荷への電力供給のための変圧器結合構成の一
例が英国特許第1373740号に示されている。この
特許の場合、調整されないフローテイング電源の
両端に接続されたスイツチング・トランジスタを
流れる電流はパルス幅変調され、ろ波され、負荷
へ調整された電力が供給される。パルス・トラン
スの一次回路に流れる電流は制御論理信号に応じ
て変調される。二次回路に誘導される電流は、電
力スイツチング・トランジスタに絶縁されたベー
ス駆動電流を供給する。このベース駆動電流は電
源のフローテイング特性に帰因するスイツチン
グ・トランジスタのコレクタ及びエミツタ電位の
変化の影響を受けない。
An example of a transformer coupling arrangement for powering a load is shown in British Patent No. 1373740. In this patent, the current flowing through a switching transistor connected across an unregulated floating power supply is pulse width modulated and filtered to provide regulated power to a load. The current flowing through the primary circuit of the pulse transformer is modulated according to the control logic signal. The current induced in the secondary circuit provides an isolated base drive current to the power switching transistor. This base drive current is not affected by changes in the collector and emitter potentials of the switching transistor due to the floating characteristics of the power supply.

この又は他のスイツチング電源の場合、変調周
波数は一般にlOKHzのオーダである。このような
周波数では、比較的小さな変圧器を使用できると
ともに比較的速いスイツチングを行うことができ
る。また、変調波形を改良し又はスイツチング速
度を高めるために補助変圧器巻線を使用できる。
For this or other switching power supplies, the modulation frequency is typically on the order of lOKHz. At such frequencies, relatively small transformers can be used and relatively fast switching can be achieved. Also, auxiliary transformer windings can be used to improve the modulation waveform or increase switching speed.

[発明が解決しようとする問題点] モータ駆動装置の場合、必要なスイツチング周
波数はかなり低く、50乃至数百Hzが一般的であ
る。最も低い駆動周波数(50Hz)に適合するのに
十分大きな磁化インダクタンスを有するとともに
急速なスイツチング立上り及び立下りを得るのに
十分小さな漏れインダクタンスを有する変圧器は
存在しないが、速いスイツチングは電力スイツチ
ング・トランジスタがターンオン及びターンオフ
するときに該トランジスタで過度の一時的電力消
費が生じるのを回避するのに必要不可欠である。
[Problems to be Solved by the Invention] In the case of motor drive devices, the required switching frequency is quite low, typically 50 to several hundred Hz. Although there is no transformer that has a large enough magnetizing inductance to match the lowest driving frequency (50 Hz) and a leakage inductance small enough to obtain rapid switching rise and fall, fast switching is possible with power switching transistors. This is essential to avoid excessive transient power dissipation in the transistor as it turns on and off.

従来、比較的低い周波数で高いスイツチング速
度を有する変圧器結合電力スイツチング回路は存
在しない。
Conventionally, transformer-coupled power switching circuits do not exist that have high switching speeds at relatively low frequencies.

本発明の目的は、変圧器を使用しても比較的低
い周波数で高いスイツチング速度を得ることので
きる電力スイツチング回路を提供することを目的
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a power switching circuit that allows high switching speeds to be obtained at relatively low frequencies even with the use of transformers.

[問題点を解決するための手段] 本発明による電力を繰返し断続して負荷に供給
する電力スイツチング回路は、電源を負荷に接続
するために繰返駆動信号に応答する電力スイツチ
ング素子と、電力スイツチング素子の制御入力に
所定の周波数範囲の繰返駆動信号を供給する駆動
回路とを具備する。駆動回路は、一次回路及び2
次回路から成る。一次回路は変圧器の一次巻線
と、上記所定周波数範囲よりも高い周波数の周期
的信号を発生する信号源と、上記周期的信号から
上記所定周波数範囲内の信号で変調された信号を
発生する変調手段と、変調された信号を一次巻線
に印加する手段とを含む。上記二次回路は、上記
変調された信号に対応する信号が誘導される変圧
器の二次巻線と、変調を検出して電力スイイツチ
ング素子の制御入力に印加されるべき繰返駆動信
号を発生する手段とを有する。
[Means for Solving the Problems] A power switching circuit according to the present invention that supplies power to a load by repeatedly cutting and intermittent power includes a power switching element that responds to a repetitive drive signal to connect a power source to a load, and a power switching element that responds to a repetitive drive signal to connect a power source to a load. and a drive circuit that supplies a repetitive drive signal in a predetermined frequency range to a control input of the element. The drive circuit includes a primary circuit and a secondary circuit.
It consists of the following circuits. The primary circuit includes a primary winding of a transformer, a signal source that generates a periodic signal with a frequency higher than the predetermined frequency range, and a signal that is modulated from the periodic signal with a signal within the predetermined frequency range. It includes modulating means and means for applying the modulated signal to the primary winding. Said secondary circuit is arranged in a secondary winding of a transformer in which a signal corresponding to said modulated signal is induced, and that detects the modulation and generates a repetitive drive signal to be applied to a control input of a power switching element. and means to do so.

電力スイツチング素子のスイツチング点を示す
ために高い周波数波形の変調を使用することによ
つて、一次回路はスイツチング素子のための電源
から絶縁され、同時に比較的急速なスイツチング
立上り及び立下りを得るのに十分小さな変圧器を
使用できる。典型例においては、高い周波数の波
形は、スイツチング周波数(例えば50乃至120Hz)
より数オーダ高い周波数(例えば50KHz)を有す
る。
By using high frequency waveform modulation to indicate the switching point of a power switching element, the primary circuit is isolated from the power supply for the switching element while obtaining relatively rapid switching rise and fall. A sufficiently small transformer can be used. Typically, the high frequency waveform will have a switching frequency (e.g. 50-120Hz).
have a frequency several orders of magnitude higher (e.g. 50KHz).

負荷に対する電源が浮いている場合には、検出
手段は電力スイツチング素子の適正な制御を可能
にするためにそれ自身のフローテイング電源を有
しなければならない。本発明の好ましい実施例に
よれば、これは変調された二次巻線信号を整流す
る整流手段を二次回路に設け整流された信号を検
出手段に対する独立した電源が提供されるように
供給することによつて達成される。
If the power supply to the load is floating, the sensing means must have its own floating power supply to enable proper control of the power switching elements. According to a preferred embodiment of the invention, this comprises providing rectifier means in the secondary circuit for rectifying the modulated secondary winding signal and supplying the rectified signal such that an independent power source for the detection means is provided. This is achieved by

検出手段の適正な作用を確保するために、整流
手段から供給される独立した電源電圧が所定の最
小値よりも小さいとき検出手段が繰返駆動信号を
発生するのを禁止する禁止手段を二次回路に含ま
せることが好ましい。
To ensure proper operation of the detection means, a secondary inhibiting means is provided which prohibits the detection means from generating a repetitive drive signal when the independent supply voltage supplied by the rectification means is less than a predetermined minimum value. Preferably, it is included in the circuit.

変調手段としては例えば周波数変調のような他
の技術を使用することもできるが、一次巻線に印
加される電圧が平均レベルに関して非対称な非対
称波形を反転させる変調方法が好ましい。このよ
うな波形は、ブリツジ回路に印加されるゲート信
号を発生するためにスイツチング論理信号(オリ
ジナル駆動信号)と発振器パルス列とを組合せる
ことによつて変調手段中で発生される。ブリツジ
回路は、周期的電圧信号が第1の極性のパルス
と、これらのパルスとは反対の極性を有し振幅が
より小さく持続時間が発振器パルス列に比例する
パルスとを含む変調された信号を発生する。
Although other techniques may be used as the modulation means, such as frequency modulation, a modulation method is preferred in which the voltage applied to the primary winding inverts an asymmetrical waveform with respect to the average level. Such a waveform is generated in the modulation means by combining a switching logic signal (original drive signal) and an oscillator pulse train to generate a gating signal applied to the bridge circuit. The bridge circuit generates a modulated signal in which the periodic voltage signal includes pulses of a first polarity and pulses of opposite polarity and of smaller amplitude and duration proportional to the oscillator pulse train. do.

この変調形態によれば、二次回路に誘導される
変調された信号の電圧振幅を少くとも1つの所定
の閾値と比較することによつてスイツチング点の
検出を容易に行うことができる。誘導される信号
は可能な2つの状態のうちの一方であときにのみ
閾値を越えたものとなる。
This modulation configuration facilitates the detection of the switching point by comparing the voltage amplitude of the modulated signal induced in the secondary circuit with at least one predetermined threshold value. The induced signal will exceed the threshold only when it is in one of two possible states.

高い閾値と低い閾値の双方を使用することが好
ましい。この場合、二次回路の信号が高い閾値を
越えたときに双安定回路が2つの状態のうちの一
方にセツトされ、二次回路の信号が低い閾値より
小さくなつたときに双安定回路が他方の状態にセ
ツトされる。双安定回路の出力は電力スイツチン
グ素子に対する繰返駆動信号を構成する。
Preferably, both high and low thresholds are used. In this case, the bistable circuit is set to one of two states when the signal in the secondary circuit exceeds a high threshold, and the bistable circuit is set in the other state when the signal in the secondary circuit becomes less than the lower threshold. is set to the state of The output of the bistable circuit constitutes a repetitive drive signal for the power switching element.

検出手段に対する電源が二次回路信号の整流に
よつて得られるとき、高い閾値及び低い閾値は整
流により得られる電源電圧を基準として設定され
る。
When the power supply for the detection means is obtained by rectifying the secondary circuit signal, the high threshold and the low threshold are set with reference to the power supply voltage obtained by rectification.

また、後述の実施例では、絶縁されたインター
フエース(変圧器)の両端に接続される電力スイ
ツチング素子に流れる電流を感知する手段が設け
られる。そして、感知された電流が基準値を越え
たことに応じてタイマー手段が電力スイツチング
素子を所定期間オフにする。従つて、電力スイツ
チング素子を流れる電流は安全範囲内に維持され
るようにしや断される。駆動回路に関連して説明
したのと同じ理由から感知手段の絶縁が必要であ
る。
Further, in the embodiments described below, means are provided for sensing the current flowing through power switching elements connected across the insulated interface (transformer). Timer means then turns off the power switching element for a predetermined period of time in response to the sensed current exceeding the reference value. Accordingly, the current flowing through the power switching element is interrupted so as to remain within a safe range. Isolation of the sensing means is necessary for the same reasons as explained in connection with the drive circuit.

例えば電力スイツチング素子のブリツジ回路の
給電線の直流を感知できるようにするために電流
感知手段は、感知されるべき電流が流れるように
配列された抵抗に並列に接続された二次巻線と、
電力スイツチング素子から電流が流れるのを禁止
するために二次巻線に直列に接続されたダイオー
ドとを具備することが好ましい。この場合、一次
回路は、一次巻線と、周期的信号源からの信号に
応答して一次巻線に電流パルスを供給する制御可
能電流源とを含む。ダイオードは順バイアスさ
れ、抵抗の端子電圧が二次巻線に印加されこれに
比例した電圧が一次線線に誘導される。この一次
電圧は、抵抗に流れる電流を示し、電荷記憶素子
に記憶される。
For example, in order to be able to sense direct current in the feeder of a bridge circuit of a power switching element, the current sensing means comprises a secondary winding connected in parallel to a resistor arranged in such a way that the current to be sensed flows therethrough;
Preferably, a diode is provided in series with the secondary winding to inhibit current flow from the power switching element. In this case, the primary circuit includes a primary winding and a controllable current source that provides current pulses to the primary winding in response to a signal from a periodic signal source. The diode is forward biased and the voltage across the resistor is applied to the secondary winding, inducing a proportional voltage in the primary wire. This primary voltage indicates the current flowing through the resistor and is stored in the charge storage element.

[作用] 本発明は、電力スイツチング素子の制御入力に
印加される繰返駆動信号の周波数より高い周波数
の信号を繰返駆動信号と同じ周波数の信号(オリ
ジナル駆動信号)で変調し、この変調された信号
を変圧器の一次側に与え、二次側で変調を検出し
て繰返駆動信号を電力スイツチング素子の制御入
力に与えるものであるから、変圧器を通過する信
号の周波数は高いので、小さな漏れインダクタン
スの変圧器を使用でき、高いスイツチング速度を
得ることができる。
[Function] The present invention modulates a signal with a frequency higher than the frequency of the repetitive drive signal applied to the control input of the power switching element with a signal of the same frequency as the repetitive drive signal (original drive signal), and The signal is applied to the primary side of the transformer, the modulation is detected on the secondary side, and a repetitive drive signal is applied to the control input of the power switching element, so the frequency of the signal passing through the transformer is high. Transformers with low leakage inductance can be used and high switching speeds can be obtained.

[実施例] 第2図は単相誘導電動機の分相運転巻線10を
駆動するブリツジ型駆動回路を示す。巻線10は
数アンペアの電流を流すことができるNチヤンネ
ルMOS型電界効果トランジスタ12,13,1
4及び15から成るHブリツジに接続されてい
る。
[Embodiment] FIG. 2 shows a bridge type drive circuit for driving a split-phase operation winding 10 of a single-phase induction motor. The winding 10 is an N-channel MOS type field effect transistor 12, 13, 1 that can flow a current of several amperes.
4 and 15.

ブリツジに対する未調整浮動直流電圧は交流主
電源16の出力をダイオード・ブリツジ17で整
流することによつて得られる。ダイオード・ブリ
ツジ17から出力される電圧はコンデンサ18に
より平滑化され貯蔵され線20及び21を介して
ブリツジに印加される。
An unregulated floating DC voltage to the bridge is obtained by rectifying the output of the AC mains power supply 16 with a diode bridge 17. The voltage output from diode bridge 17 is smoothed and stored by capacitor 18 and applied to the bridge via lines 20 and 21.

ゲート駆動回路22,23,24,25は、ま
ず電界効果トランジスタ12及び13に電流が流
れ次に電界効果トランジスタ15及び14に電流
が流れるようにブリツジの対向するトランジスタ
対を交互にオンにする。ゲート駆動回路22乃至
25は変圧器(絶縁インターフエース)を介して
共用一次駆動回路によつて駆動される。ゲート駆
動回路22乃至25の本発明による一実施例が第
1B図に示され、一次駆動回路の本発明による一
実施例が第1A図に示されている。ブリツジを流
れる総電流は第3図に示されている絶縁された電
流感知回路の一部をなす抵抗26を通る。
Gate drive circuits 22, 23, 24, and 25 alternately turn on opposing transistor pairs of the bridge such that current flows first through field effect transistors 12 and 13 and then through field effect transistors 15 and 14. The gate drive circuits 22-25 are driven by a shared primary drive circuit via a transformer (isolated interface). One embodiment of the gate drive circuits 22-25 according to the invention is shown in FIG. 1B, and one embodiment of the primary drive circuit according to the invention is shown in FIG. 1A. The total current flowing through the bridge passes through resistor 26, which is part of the isolated current sensing circuit shown in FIG.

ブリツジの残りの構成要素は、定格レベル以上
の電圧及び過渡現象からトランジスタ12乃至1
5を保護するように作用する。コンデンンサ30
は運転巻線10を分路し、巻線10の両端の電圧
の変化速度を制限する。直列コイル(インダク
タ)32乃至35はトランジスタ12乃至15を
流れる電流の変化速度を制限する。
The remaining components of the bridge protect transistors 12-1 from voltages and transients above rated levels.
Acts to protect 5. Capacitor 30
shunts the running winding 10 and limits the rate of change of the voltage across the winding 10. Series coils (inductors) 32-35 limit the rate of change of current through transistors 12-15.

ブリツジのスイツチング・オフ又はブリツジを
構成するトランジスタの交互駆動によつて各回路
のインダクタンスに生じるフライバツク電圧によ
つて、トランジスタ12乃至15に対して過度の
電圧がかかる。このような電圧がトランジスタに
かかつてもトランジスタはダイオードによつて形
成される分流路によつて保護される。ブリツジが
スイツチング動作を行うとき、巻線10の端部は
ダイオード36,37,38及び39によつて正
又は負の給電線の電圧にクランプされる。これに
より、トランジスタ12乃至15に電源電圧より
大きな電圧がかかるのが防止される。別のダイオ
ード42乃至45及びこれに接続された抵抗は、
コイル32,33,34及び35に生じる正のフ
ライバツク電圧がトランジスタ12,13,14
及び15に印加されるのを防止する。ダイオード
36乃至39及び42乃至45によつて形成され
る種々のパスは、トランジスタ12及至15のソ
ース及びドレインに生じる電圧が電源によつて印
加される値を越えないことを保証する。例えば、
ダイオード44及び36は、トランジスタ14の
ドレイン電圧を正の給電線の電圧にクランプし、
ダイオード37はトランジスタ12のソースを負
の給電線の電圧にクランプする。
The flyback voltages created in the inductances of each circuit due to switching off the bridge or alternating activation of the transistors that make up the bridge cause excessive voltages to be applied to transistors 12-15. Even if such voltages are applied to the transistor, the transistor is protected by a shunt formed by a diode. When the bridge performs a switching operation, the ends of winding 10 are clamped by diodes 36, 37, 38 and 39 to the voltage of the positive or negative supply line. This prevents a voltage higher than the power supply voltage from being applied to the transistors 12 to 15. The other diodes 42 to 45 and the resistors connected thereto are
The positive flyback voltage generated in the coils 32, 33, 34 and 35 causes the transistors 12, 13, 14 to
and 15. The various paths formed by diodes 36-39 and 42-45 ensure that the voltages appearing at the sources and drains of transistors 12-15 do not exceed the value applied by the power supply. for example,
Diodes 44 and 36 clamp the drain voltage of transistor 14 to the positive feed line voltage;
Diode 37 clamps the source of transistor 12 to the negative supply line voltage.

ダイオード46乃至49は、逆並列ダイオード
要素を含むトランジスタ12乃至15に逆電流が
流れるのを部止するものであり、これらのダイオ
ード要素の急速なスイツチング・オフに関連して
蓄積される電荷によつて生じる損害に敏感に反応
する。
Diodes 46-49 prevent reverse current from flowing through transistors 12-15, which contain anti-parallel diode elements, due to the charge built up associated with the rapid switching off of these diode elements. be sensitive to the damage that may result.

次に、第1A図、第1B図及び第3図を参照し
て、一次及びゲート駆動回路について説明する。
これらの図に示された回路の各部に生じる信号波
形は第4図に示されている。
Next, the primary and gate drive circuits will be described with reference to FIGS. 1A, 1B, and 3.
Signal waveforms generated in each part of the circuit shown in these figures are shown in FIG.

ブリツジの動作及びモータの運転を制御する基
本的信号は、第1A図の入力線58及び59に印
加される第4図に示された第1及び第2駆動信号
という2つの論理信号である。これらは、モータ
の動作速度を変化させるために周波数が変化する
相補的論理信号であり、入力スタート指令に応じ
てモータ制御装置によつて発生され、ストツプ指
令を受けるまで発生し続ける。このような駆動信
号を発生する制御装置はヨーロツパ特許出願公開
番号第0050208−A1号に開示されている。この出
願に開示されている制御装置においては、駆動信
号はまず主周波数(50または60Hz)で発生し、一
方、モータは主周波数に基いて始動し、120Hz付
近の周波数に対応する速度(これがモータの最終
速度である)まで加速する。
The basic signals that control the operation of the bridge and the operation of the motor are two logic signals, the first and second drive signals shown in FIG. 4, applied to input lines 58 and 59 of FIG. 1A. These are complementary logic signals that vary in frequency to vary the operating speed of the motor and are generated by the motor controller in response to an input start command and continue to be generated until a stop command is received. A control device for generating such a drive signal is disclosed in European Patent Application Publication No. 0050208-A1. In the control device disclosed in this application, the drive signal is first generated at the main frequency (50 or 60Hz), while the motor is started based on the main frequency and at a speed corresponding to a frequency around 120Hz (this is the motor is the final velocity of ).

前述のように、このような駆動信号は第2図の
スイツチング・ブリツジ駆動回路の電界効果トラ
ンジスタのゲート電極に直接印加されることはな
い。これは、線電圧に直接接続することによりブ
リツジ駆動回路の電源電圧にゆらぎが生じるから
である。従つて、第1及び第2駆動信号は2つの
絶縁変圧器の一次駆動回路に印加される。2つの
変圧器のうちの1つが第1A図に参照番号60が付
されて示されている。
As previously mentioned, such drive signals are not applied directly to the gate electrodes of the field effect transistors of the switching bridge drive circuit of FIG. This is because direct connection to the line voltage causes fluctuations in the power supply voltage of the bridge drive circuit. Therefore, the first and second drive signals are applied to the primary drive circuits of the two isolation transformers. One of the two transformers is shown at 60 in FIG. 1A.

変圧器60の2つの二次巻線62及び63は、
ブリツジの対向辺に位置するゲート駆動回路2
4,25(第2図)の対に入力を与える。同様の
変圧器及び二次回路の(図示せず)がゲート駆動
回路22及び23の他の対に入力を与える。
The two secondary windings 62 and 63 of the transformer 60 are
Gate drive circuit 2 located on the opposite side of the bridge
4 and 25 (FIG. 2). A similar transformer and secondary circuit (not shown) provides input to the other pair of gate drive circuits 22 and 23.

典型例においては、駆動信号の周波数は50乃至
120Hzの範囲内にあるので、このような信号をブ
リツジのゲート駆動回路に通すには非常に大きな
変圧器を必要とする。このような変圧器の漏れイ
ンダクタンスはブリツジの安全及び能率の良い動
作を防げる。何故なら、得られるスイツチング速
度が遅いので、電力トランジスタの過渡的電力消
費が過大となるからである。
Typically, the frequency of the drive signal is between 50 and
Being in the 120Hz range, passing such a signal through the bridge's gate drive circuitry would require a very large transformer. Leakage inductance in such transformers prevents safe and efficient operation of the bridge. This is because the resulting slow switching speed results in excessive transient power consumption of the power transistor.

従つて、一次回路は、発振器から非常に高い周
波数(50KHz)のパルス列を受けて駆動信号のレ
ベル変化に従つて変調される波形を発生するよう
に構成される。この変調された信号の周波数は非
常に高いので、15cm3より小さな容積内にパツケー
ジングでき且つインダクタンスが3mHしか必要
としない非常に小さな変圧器を変圧器60として
使用できる。変調は第1B図の二次回路中で検出
され、トランジスタ12乃至15の適当な対にシ
ヤープな(急な)スイツチング・ゲート信号が与
えられる。
The primary circuit is therefore configured to receive a very high frequency (50KHz) pulse train from an oscillator and generate a waveform that is modulated according to level changes in the drive signal. The frequency of this modulated signal is so high that a very small transformer can be used as transformer 60, which can be packaged in a volume of less than 15 cm 3 and requires an inductance of only 3 mH. The modulation is detected in the secondary circuit of FIG. 1B and a sharp switching gate signal is applied to the appropriate pair of transistors 12-15.

電源の両端に接続される電界効果トランジスタ
対の直列接続回路に短絡が生じるのを防止するた
めには、一方の電界効果トランジスタのスイツチ
ング・オフとこれに直列接続された他の電界効果
トランジスタのスイツチング・オフ(例えば12
と14)との間にわずかの遅延を生じさせる必要
がある。このような遅延は第1A図に示された一
次駆動回路中の論理回路によつて次のようにして
発生される。第1及び第2駆動回路は、線58及
び59並びにNANDゲート対64,65及び6
6,67を介してD型フリツプ・フロツプ対68
及び69に印加される。フリツプ・フロツプ68
及び69には線70を介してクロツク・パルスが
供給される。NANDゲート64及び66の作用
は単に信号を反転させるだけである。線71に禁
止信号が存在しないと、NANDゲート65及び
67は対応する駆動信号の状態の変化に応じて対
応するフリツプフロツプ68及び69の状態を変
化させ、クロツク・パルスと同期した出力信号Q
及びを発生させる。フリツプ・フロツプのセツ
トQ出力は他のフリツプ・フロツプのプリセツト
PS入力に交差接続されているので、両方のフリ
ツプ・フロツプ68及び69が同時にリセツトさ
れる事はない。2つのフリツプ・フロツプ68及
び69のQ出力波形は、第4図の波形1及び
2で示されている様に1つのクロツク・パルス間
隔だけ互いにずれたものとなる。波形1と2
はそれぞれ線72及び73に生じる。1と2
のオン間隔の間の遅延はモータの動作にとつて問
題とならない。何故なら、Q1及びQ2の周期は
クロツク・パルスのそれよりも非常に大きいから
である。
In order to prevent a short circuit from occurring in a series connection circuit of a pair of field effect transistors connected across a power supply, it is necessary to switch off one field effect transistor and switch off the other field effect transistor connected in series with it.・Off (for example, 12
It is necessary to introduce a slight delay between and 14). Such a delay is generated by logic circuitry in the primary drive circuit shown in FIG. 1A in the following manner. The first and second drive circuits include lines 58 and 59 and NAND gate pairs 64, 65 and 6.
D-type flip-flop pair 68 through 6, 67
and 69. flip flop 68
and 69 are supplied with clock pulses via line 70. The action of NAND gates 64 and 66 is simply to invert the signals. In the absence of an inhibit signal on line 71, NAND gates 65 and 67 change the state of their corresponding flip-flops 68 and 69 in response to changes in the state of their corresponding drive signals, resulting in an output signal Q synchronized with the clock pulses.
generate and. The set Q output of a flip-flop is the preset output of another flip-flop.
Because they are cross-coupled to the PS inputs, both flip-flops 68 and 69 cannot be reset at the same time. The Q output waveforms of the two flip-flops 68 and 69 are offset from each other by one clock pulse interval, as shown by waveforms 1 and 2 in FIG. Waveform 1 and 2
occur on lines 72 and 73, respectively. 1 and 2
The delay between on-intervals is not a problem for motor operation. This is because the period of Q1 and Q2 is much larger than that of the clock pulse.

波形1及び2はゲート駆動二次回路22乃
至25中で変調後モータ・ブリツジの対向するト
ランジスタ対のゲートに印加される実際の駆動信
号である第1及び第2ゲート駆動信号を示す。例
えば、モータ・ブリツジ駆動回路中での過大電流
の検出に応じて線71の禁止信号が低レベルにな
ると、フリツプ・フロツプ68及び69のQ出力
はNANDゲート65及び67の出力によつて高
レベルにセツトされる。これは、禁止信号
(100μs)の持続時間の間モータ・ブリツジ中のト
ランジスタをターン・オフする効果がある。この
ように電流をしや断することによつてブリツジ中
での過大電流の発生が回避される。
Waveforms 1 and 2 illustrate first and second gate drive signals which are the actual drive signals applied to the gates of opposing transistor pairs of the motor bridge after modulation in gate drive secondary circuits 22-25. For example, if the inhibit signal on line 71 goes low in response to detection of excessive current in the motor bridge drive circuit, the Q outputs of flip-flops 68 and 69 will be pulled high by the outputs of NAND gates 65 and 67. is set to This has the effect of turning off the transistors in the motor bridge for the duration of the inhibit signal (100 μs). By cutting off the current in this way, excessive currents in the bridge are avoided.

上述のように、リセツト波形1及び2は、
モータ・ブリツジ駆動回路のトランジスタ12乃
至15に印加されるべき所要のゲート駆動波形を
示す。波形1及び2を変圧器60から成るイ
ンターフエースを通過させるために、これらの波
形及びセツト波形Q1及びQ2が線70の発振器
パルス列から導出される高い周波数の搬送波を変
調するのに使用される。
As mentioned above, reset waveforms 1 and 2 are
The required gate drive waveforms to be applied to transistors 12-15 of the motor bridge drive circuit are shown. To pass waveforms 1 and 2 through the interface consisting of transformer 60, these waveforms and set waveforms Q1 and Q2 are used to modulate a high frequency carrier wave derived from the oscillator pulse train on line 70.

フリツプ・フロツプ69から出力される信号Q
2及び2は変圧器60の一次回路に印加される
信号を変調するのに使用される。この変調は、第
1A図の一次駆動回路の残りの部分で行われる。
一次駆動回路のこの部分は、一次巻線75の端部
をエミツタ・フオロワ(トランジスタ76及び7
7)によつて一定電圧に保持するか又は直接接続
されたダイオード及びトランジスタの対78,7
9又は80,81を介して接地する事のできる別
のブリツジ回路である。線70の高い周波数の発
振器パルスは、Q2又は2信号によつて現在付
勢されているANDゲート82又は83のどちら
かによつて、接地されているスイツチング・トラ
ンジスタ70及び81の一方にのみ供給される。
Signal Q output from flip-flop 69
2 and 2 are used to modulate the signal applied to the primary circuit of transformer 60. This modulation is performed in the remainder of the primary drive circuit of FIG. 1A.
This part of the primary drive circuit connects the ends of the primary winding 75 to emitter followers (transistors 76 and 7
7) diode and transistor pair 78, 7 held at a constant voltage by or directly connected;
This is another bridge circuit that can be grounded via 9 or 80,81. The high frequency oscillator pulse on line 70 is supplied to only one of the grounded switching transistors 70 and 81 by either AND gate 82 or 83 currently energized by the Q2 or 2 signal. be done.

これらのスイツチング・トランジスタの一方例
えば81にパルスが供給されると、一次巻線の同
じ端部においてトランジスタ81の接地されてい
るエミツタ・フオロワ77がこのベースとトラン
ジスタ81との間に接地されているダイオード8
5によつてターンオフされる。これにより、トラ
ンジスタ76から一次巻線75及びトランジスタ
81を通つて電流が流れる。この電流の流れは1
つの発振器パルスの持続時間(5μs)の間維持さ
れる。トランジスタ76のエミツタ電圧はダイオ
ード86によつて8.8Vという給電線電圧にクラ
ンプされる。このトランジスタの電圧Vpは、第
4図の100で示されるように負極性で振幅がクラ
ンプ電圧と接地電位との差であるパルスである。
When one of these switching transistors, for example 81, is supplied with a pulse, the grounded emitter follower 77 of transistor 81 at the same end of the primary winding is grounded between its base and transistor 81. diode 8
It is turned off by 5. This causes current to flow from transistor 76 through primary winding 75 and transistor 81 . This current flow is 1
It is maintained for the duration of two oscillator pulses (5 μs). The emitter voltage of transistor 76 is clamped by diode 86 to the line voltage of 8.8V. The voltage V p of this transistor is a pulse of negative polarity and amplitude equal to the difference between the clamp voltage and the ground potential, as shown at 100 in FIG.

各発振器パルスの終了点で、スイツチング・ト
ランジスタ81はターンオフし、一次巻線の電圧
は反転する。この結果、別のダイオード89によ
つて給電線の電圧11Vにクランプされるまで正方
向に増加するフライバツク電圧が巻線75のドツ
トの付された端部に生じる。巻線75の反対端部
はトランジスタ76のエミツタ電圧にクランプさ
れたままなので、巻線75は第4図において参照
番号101で示されている正電圧パルスを受ける。
すべての一次電流が減衰しフライバツク電圧が消
失すると、次の発振器パルスが到来するまで電流
は流れない。
At the end of each oscillator pulse, switching transistor 81 turns off and the voltage on the primary winding reverses. This results in a positively increasing flyback voltage at the dotted end of winding 75 until it is clamped by another diode 89 to the supply line voltage of 11 volts. Since the opposite end of winding 75 remains clamped to the emitter voltage of transistor 76, winding 75 receives a positive voltage pulse, indicated at 101 in FIG.
Once all primary current has decayed and the flyback voltage has disappeared, no current will flow until the next oscillator pulse arrives.

一次巻線の電圧波形Vpは、振幅が電源電圧8.8
及び11V及びダイオード86乃至89のクランプ
作用によつて決定され平均値に関して非対称な波
形である。これらの基準電源電圧は外部のツエナ
ー・ダイオード(図示)から得られる。このよう
にして、一次巻線75に印加される順方向電圧と
フライバツク電圧との間に一定の比が維持され
る。
The voltage waveform V p of the primary winding has an amplitude of 8.8
and 11V and the clamping action of diodes 86 to 89, and the waveform is asymmetrical with respect to the average value. These reference supply voltages are derived from external Zener diodes (shown). In this way, a constant ratio is maintained between the forward voltage applied to the primary winding 75 and the flyback voltage.

Q2信号が高レベルとなり2信号が低レベル
になりかつ発振器パルス70が高レベルのとき、
スイツチング・トランジスタ79がオンし、正極
性の電流パルスが第4図の参照番号102によつて
示されるようにトランジスタ77に流れる。線7
0の発振器パルスが低レベルになると、一次巻線
75にはピーク電圧102の約半分の振幅の負の
ピーク電圧103が生じる。このようにして、非
対称で周波数の高い信号が一次駆動回路に印加さ
れ、信号Q2が状態を変化させる毎の反転によつ
て変調される。
When the Q2 signal is high and the Q2 signal is low and the oscillator pulse 70 is high,
Switching transistor 79 turns on and a positive current pulse flows through transistor 77 as indicated by reference numeral 102 in FIG. line 7
When the zero oscillator pulse goes low, a negative peak voltage 103 of approximately half the amplitude of the peak voltage 102 is created in the primary winding 75 . In this way, an asymmetric high frequency signal is applied to the primary drive circuit and modulated by the inversion of signal Q2 each time it changes state.

変圧器22及び23に対してゲート駆動信号を
供給するために、前記と同様の一次駆動回路(図
示せず)がフリツプ・フロツプ68の出力Q1及
び1に応答して別の変圧器の一次巻線(図示せ
ず)に同様に変調された信号を発生する。
A primary drive circuit (not shown) similar to that described above is responsive to outputs Q1 and 1 of flip-flop 68 to provide gate drive signals to transformers 22 and 23. A similarly modulated signal is generated on a line (not shown).

変圧器60の二次巻線62及び63に誘導され
る電圧は一次巻線75の電圧と同じ波形である。
波形の変調はゲート駆動回路24及び25中で検
出される。ゲート駆動回路24の一構成例が第1
B図に示されている。
The voltage induced in secondary windings 62 and 63 of transformer 60 has the same waveform as the voltage in primary winding 75.
The waveform modulation is detected in gate drive circuits 24 and 25. One configuration example of the gate drive circuit 24 is the first example.
This is shown in Figure B.

第1B図に示されたゲート駆動回路は、4つの
ダイオード120,121,122及び123か
ら成る全波整流回路を含む。整流された二次信号
はコンデンサ124によつて平滑化されこのコン
デンサに貯蔵される。このコンデンサ124は比
較器125の端子1及び8への独立した電源とし
て作用するものである。これにより、別個の外部
電源を設ける必要がなくなり、ゲート駆動回路を
残りの回路から絶縁できる。
The gate drive circuit shown in FIG. 1B includes a full wave rectifier circuit consisting of four diodes 120, 121, 122 and 123. The rectified secondary signal is smoothed by a capacitor 124 and stored in this capacitor. This capacitor 124 acts as an independent power supply to terminals 1 and 8 of comparator 125. This eliminates the need for a separate external power supply and allows the gate drive circuitry to be isolated from the rest of the circuitry.

比較器125は市販のタイマー・モジユール
(例えばシグネテイツクス(Signetics)555型)
によつて構成できる。比較器125の入力2及び
6は、それぞれ負のセツト及び正のリセツト入力
である。これらの入力2及び6はそれぞれ別個の
内部比較器に接続されている。一方の比較器は印
加電圧を負の閾値電圧と比較し、他方の比較器は
印加電圧を正の閾値電圧と比較する。これらの閾
値電圧は比較器125の内部に設けられたポテン
シオメータによつて端子1と8との間に印加され
る電源電圧の1/3及び2/3に設定される。従つて、
閾値は整流された二次電圧が基準となる。内部ラ
ツチが2つの内部比較器の出力によつてセツト及
びリセツトされて端子3に矩形波出力を発生する
出力段を駆動する。
Comparator 125 is a commercially available timer module (e.g. Signetics model 555).
It can be configured by Inputs 2 and 6 of comparator 125 are negative set and positive reset inputs, respectively. These inputs 2 and 6 are each connected to a separate internal comparator. One comparator compares the applied voltage to a negative threshold voltage, and the other comparator compares the applied voltage to a positive threshold voltage. These threshold voltages are set to 1/3 and 2/3 of the power supply voltage applied between terminals 1 and 8 by potentiometers provided inside the comparator 125. Therefore,
The threshold value is based on the rectified secondary voltage. An internal latch is set and reset by the outputs of two internal comparators to drive an output stage which produces a square wave output at terminal 3.

線126の生の二次波形は抵抗127及びダイ
オード120乃至123の効果によつて変調さ
れ、第4図に示された波形VCOMPが発生される。
電圧VCOMPは両比較器入力2及び6に印加される。
パルス100に対応する負パルス106は低い方
の閾値107より低レベルなので、比較器125
をセツトする。パルス102に対応する正パルス
108は高い方の閾値109を越えるものであ
り、比較器125をリセツトする。このようにし
て、比較器125は、モータ・ブリツジ駆動回路
中のトランジスタ14のゲートに第2ゲート駆動
信号として印加されたオリジナル論理波形2と
全く同じ波形の出溶を発生する。
The raw quadratic waveform on line 126 is modulated by the effects of resistor 127 and diodes 120-123 to produce the waveform V COMP shown in FIG.
A voltage V COMP is applied to both comparator inputs 2 and 6.
Since the negative pulse 106 corresponding to pulse 100 is at a lower level than the lower threshold 107, the comparator 125
Set. Positive pulse 108, corresponding to pulse 102, exceeds the higher threshold 109 and resets comparator 125. In this manner, comparator 125 generates a waveform exactly identical to the original logic waveform 2 applied as the second gate drive signal to the gate of transistor 14 in the motor bridge drive circuit.

二次電圧波形のピークの間のフライバツク周期
の間、比較器125の入力2及び6の電圧VCOMP
は抵抗128及び129によつてコンデンサ12
4に貯蔵されている電源電圧の半分に維持され
る。これはダイオード120乃至123がコンデ
ンサ124の電流電圧によつて逆バイアス状態に
維持され、抵抗127に電流が流れないからであ
る。コンデンサ123は、誤つたスイツチングを
生じさせる可能性のある比較器入力の急速な立上
り又は立下りを禁止する。
During the flyback period between the peaks of the secondary voltage waveform, the voltage at inputs 2 and 6 of comparator 125, V COMP
is connected to capacitor 12 by resistors 128 and 129.
It is maintained at half of the supply voltage stored at 4. This is because diodes 120 to 123 are maintained in a reverse bias state by the current and voltage of capacitor 124, and no current flows through resistor 127. Capacitor 123 inhibits rapid rises or falls of the comparator input that could cause false switching.

第1B図のゲート駆動回路の別の特徴は、ツエ
ナー・ダイオード131と抵抗132である。こ
れらは、比較125に印加される電源電圧がツエ
ナー・ダイオードのブレークダウン電圧を越える
まで比較器125のリセツト入力4を付勢状態に
維持する。このようにして、コンデンサ124が
完全に充電される前に回路に誤動作が生じるのが
防止される。また、比較器125がセツト状態に
あるときに何らかの理由で発振器パルスが停止し
ても制御されないターンオンが防止される。
Another feature of the gate drive circuit of FIG. 1B is a Zener diode 131 and a resistor 132. These keep the reset input 4 of comparator 125 energized until the supply voltage applied to comparator 125 exceeds the breakdown voltage of the Zener diode. In this manner, circuit malfunctions are prevented before capacitor 124 is fully charged. Also, if the oscillator pulse stops for any reason while comparator 125 is in the set state, uncontrolled turn-on is prevented.

次に、モータ駆動回路中に過電流が流れるのを
防止する第3図に示された電流感知回路の動作に
つてい説明する。プリツジを流れる全電流すなわ
ち直流電流は第2図及び第3図の双方に示された
抵抗26を通る。一次駆動回路の適用に関連して
述べたのと同じ理由から、変圧器150によつて
与えられる絶縁されたインターフエースに流れる
電流を感知する必要がある。
Next, the operation of the current sensing circuit shown in FIG. 3, which prevents excessive current from flowing in the motor drive circuit, will be described. The total current flowing through the prism, ie, direct current, passes through resistor 26, shown in both FIGS. 2 and 3. For the same reasons discussed in connection with the primary drive circuit application, there is a need to sense the current flowing through the isolated interface provided by transformer 150.

直流電流を感知するために、1mAの電流源1
51から高い周波数のパルスが変圧器150の一
次巻線152に印加される。電流源151は、第
1A図の一次駆動回路の線70に高い周波数のク
ロツク・パルス列を供給するのと同じ発振器14
9から発生される50KHz出力によつて制御され
る。パルスは変圧器150によつて二次巻線15
3に与えられる。二次回路に誘導されたパルスは
ダイオード154を順バイアスし、二次巻線15
3に流れるブリツジ電流によつて抵抗26及び1
55に生じる端子電圧及びダイオード降下の和の
発生を可能にする。通常、ダイオードは逆バイア
スされ、二次巻線153の両端子間にま電圧は発
生しない。
To sense the DC current, a 1mA current source 1
A high frequency pulse from 51 is applied to the primary winding 152 of the transformer 150. Current source 151 is connected to the same oscillator 14 that provides the high frequency clock pulse train on line 70 of the primary drive circuit of FIG. 1A.
Controlled by a 50KHz output generated from 9. The pulses are transferred to the secondary winding 15 by a transformer 150.
given to 3. The pulse induced in the secondary circuit forward biases the diode 154 and the secondary winding 15
The bridge current flowing through resistor 26 and 1
55 allows the generation of the sum of the terminal voltage and diode drop occurring at 55. Normally, the diode is reverse biased and no voltage is developed across the terminals of the secondary winding 153.

ダイオード154の順バイアスによつて生じる
二次電圧は、一次巻線152に戻り、ダイオード
157を介してコンデンサ156を充電する。ダ
イオード157の端子電圧降下はダイオード15
4の端子電圧降下を相殺し、コンデンサ156の
正味の電圧は抵抗26の端子電圧に実質的に等し
くなる。これはブリツジ回路に流れる電流を示
す。
The secondary voltage created by the forward bias of diode 154 returns to primary winding 152 and charges capacitor 156 via diode 157. The terminal voltage drop of diode 157 is
The net voltage across capacitor 156 is substantially equal to the voltage across resistor 26. This shows the current flowing through the bridge circuit.

電流源151からの電流パルスの発生が終了す
ると、一次巻線152の両端子間に生じるフライ
バツク電圧はトランジスタ158によつて安全な
負レベルにクランプされる。コンデンサ156の
電圧によつて示される抵抗26を流れる電流が所
定の閾値Vrefを越えると、比較器159はシング
ル・シヨツト回路60をトリガーする。シング
ル・シヨツト回路160の出力が低レベルとな
ると、ANDゲート161から発生される禁止信
号が低レベルになる。禁止信号は、上述のよう
に、第1A図の線71を介して一次駆動回路に印
加され、ブリツジ駆動回路の付勢中のトランジス
タをオフに切換えるのに使用される。ANDゲー
ト161への他の入力は、ブリツジ駆動回路をス
イツチ・オフするのに必要な他の条件を示す。
When the current pulse from current source 151 is terminated, the flyback voltage developed across primary winding 152 is clamped by transistor 158 to a safe negative level. Comparator 159 triggers single shot circuit 60 when the current through resistor 26, indicated by the voltage on capacitor 156, exceeds a predetermined threshold V ref . When the output of single shot circuit 160 goes low, the inhibit signal generated from AND gate 161 goes low. The inhibit signal is applied to the primary drive circuit via line 71 in FIG. 1A, as described above, and is used to turn off the energizing transistors of the bridge drive circuit. Other inputs to AND gate 161 indicate other conditions necessary to switch off the bridge drive circuit.

ブリツジのトランジスタがターンオフすると、
誘導負荷の端子電圧はダイオード36乃至39を
介してフライバツクし、感知抵抗26を流れる電
流が反転する。大電流が二次巻線153及びダイ
オード154を流れるのは抵抗155によつて制
限される。それでもやはり、フライバツク電圧が
一次巻線152に印加されると、コンデンサ15
6は充電され、ブリツジのトランジスタが再びタ
ーン・オンするとき比較器159はシングル・シ
ヨツト回路160からのパルスの終端部において
誤つて過電流を表示する。このような事態を防止
するために、第二電流源162はシングル・シヨ
ツト回路160のQ出力に応じてシングル・シヨ
ツト・パルスの持続時間の間一次巻線152に
10mAの電流を供給する。これにより、オフ期間
の間巻線152の端子間に発生される電圧の極性
が反転し、ブリツジへの電流が再貯蔵されるとき
に一次電圧が接地電位に向けて減少するように常
にフライバツクする。従つて、シングル・シヨツ
ト回路160は比較器159によつて誤つてトリ
ガーされることはない。
When the bridge transistor turns off,
The terminal voltage of the inductive load flies back through diodes 36-39 and the current flowing through sense resistor 26 is reversed. The large current flowing through secondary winding 153 and diode 154 is limited by resistor 155. Nevertheless, when a flyback voltage is applied to primary winding 152, capacitor 15
6 is charged and comparator 159 falsely indicates an overcurrent at the end of the pulse from single shot circuit 160 when the bridge transistor turns on again. To prevent this from occurring, the second current source 162 is responsive to the Q output of the single shot circuit 160 to supply a current to the primary winding 152 for the duration of the single shot pulse.
Provides a current of 10mA. This reverses the polarity of the voltage developed across the terminals of winding 152 during the off period and always flies back so that the primary voltage decreases towards ground potential as the current to the bridge is restored. . Therefore, single shot circuit 160 cannot be falsely triggered by comparator 159.

シングル・シヨツト回路160の周期は、駆動
回路のチヨツピング周波数を5KHzに制限するよ
うに100μsとされる。ただし、通常動作において
は、ブリツジ駆動回路はその電流制限値を越えて
はならず、この場合第3図の電流制限回路は機能
しない。
The period of the single shot circuit 160 is 100 .mu.s to limit the chopping frequency of the drive circuit to 5 KHz. However, in normal operation, the bridge drive circuit must not exceed its current limit value, in which case the current limit circuit of FIG. 3 will not function.

[発明の効果] 以上の説明から明らかなように、本発明は、電
力スイツチング素子の制御入力に印加される駆動
信号の周波数が低くても、変圧器を通過する信号
の周波数は高いので、小さな漏れインダクタンス
の変圧器を使用でき、スイツチング速度を高める
ことができる。
[Effects of the Invention] As is clear from the above explanation, even if the frequency of the drive signal applied to the control input of the power switching element is low, the frequency of the signal passing through the transformer is high. Leakage inductance transformers can be used to increase switching speed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1A図は本発明による電力スイツチング回路
の一部を成す一次駆動回路の一実施例を示す回路
図、第1B図は本発明による電力スイツチング回
路の残りの部分を成す変圧器結合ゲート駆動回路
の一実施例を示す回路図、第2図は第1A図及び
第1B図の電力スツチング回路を使用できるモー
タ・ブリツジ駆動回路を示す回路図、第3図は第
2図のブリツジ駆動回路に使用できる電流感知制
限回路を示す回路図、第4図は第1A図、第1B
図、第2図及び第3図の回路の各部の信号を示す
波形図である。 10……電動機巻線、12,13,14,15
……電界効果トランジスタ、16……交流主電
源、17……ダイオード・ブリツジ、22,2
3,24,25……ゲート駆動回路、60……変
圧器、62,63……二次巻線、64,65,6
6,67……NANDゲート、68,69……D
型フリツプ・フロツプ、75……一次巻線、7
6,77,79,81……トランジスタ、82,
83……ANDゲート、125……比較器、14
9……発振器。
FIG. 1A is a circuit diagram illustrating one embodiment of a primary drive circuit forming part of a power switching circuit according to the invention, and FIG. 1B is a circuit diagram of a transformer-coupled gate drive circuit forming the remainder of a power switching circuit according to the invention. A circuit diagram showing one embodiment; FIG. 2 is a circuit diagram showing a motor bridge drive circuit that can use the power switching circuit of FIGS. 1A and 1B; and FIG. 3 is a circuit diagram that can be used for the bridge drive circuit of FIG. 2. A circuit diagram showing the current sensing and limiting circuit, Fig. 4 is Fig. 1A and Fig. 1B.
FIG. 4 is a waveform chart showing signals at various parts of the circuits shown in FIGS. 2 and 3; FIG. 10... Motor winding, 12, 13, 14, 15
... Field effect transistor, 16 ... AC mains power supply, 17 ... Diode bridge, 22,2
3, 24, 25... Gate drive circuit, 60... Transformer, 62, 63... Secondary winding, 64, 65, 6
6, 67...NAND gate, 68, 69...D
Type flip-flop, 75...Primary winding, 7
6, 77, 79, 81...transistor, 82,
83...AND gate, 125...Comparator, 14
9...Oscillator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 電力を負荷に繰返し断続させて供給する電力
スイツチング回路において、 制御入力に印加される繰返駆動信号に応答して
電源を負荷に接続する電力スイツチング素子と、 前記電力スイツチング素子の制御入力に所定周
波数範囲内の前記繰返駆動信号を供給する駆動回
路と を具備し、 前記駆動回路が、 変圧器の一次巻線と、前記所定周波数範囲より
も高い周波数の周期的信号を発生する信号源と、
前記周期的信号から前記所定周波数範囲内の周波
数で振幅変調された信号を発生する変調手段と、
前記振幅変調された信号を前記一次巻線に供給す
る手段とを有する一次回路と、 前記振幅変調された信号に対応する信号が誘導
される前記変圧器の二次巻線と、前記繰返駆動信
号を発生するために前記二次巻線に誘導される信
号から振幅変調を検出する検出手段とを有する二
次回路と、 前記二次巻線に誘導される信号を整流して前記
検出手段に独立した電源として供給する整流手段
とを備え、 前記変調手段は、所定の平均値に関して非対称
な非対称波形を反転させて得られる拡幅変調信号
を前記一次巻線に供給し、 前記検出手段は前記振幅変調信号の前記平均値
を越える波形に応答して前記変調を検出する、 ことを特徴とする電力スイツチング回路。
[Scope of Claims] 1. A power switching circuit that repeatedly supplies power to a load in an intermittent manner, comprising: a power switching element that connects a power source to the load in response to a repetitive drive signal applied to a control input; a drive circuit that supplies the repetitive drive signal within a predetermined frequency range to a control input of the element; a signal source that generates
modulating means for generating an amplitude-modulated signal from the periodic signal at a frequency within the predetermined frequency range;
a primary circuit comprising means for supplying the amplitude modulated signal to the primary winding; a secondary winding of the transformer in which a signal corresponding to the amplitude modulated signal is induced; and the repetitive drive. a detection means for detecting amplitude modulation from a signal induced in said secondary winding to generate a signal; and a detection means for rectifying the signal induced in said secondary winding to said detection means. rectifying means supplied as an independent power supply; the modulating means supplies the primary winding with a widened modulation signal obtained by inverting an asymmetric waveform with respect to a predetermined average value; and the detecting means supplies the amplitude modulation signal to the primary winding. A power switching circuit characterized in that said modulation is detected in response to a waveform exceeding said average value of a modulated signal.
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